KR100421148B1 - 비철금속 강력절삭용 엔드밀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비철금속 강력절삭용 엔드밀에 관한 것으로 공작기계 홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10)와, 상기 생크부(10)의 하단에 다수의 플루트(21)가 원주면에 파여져 형성되며 각각 일측끝단에 길이방향으로 절삭날(22)을 구비한 측면 절삭부(20)와, 상기 생크부(10)의 하부면에 형성되며 절삭날(22)을 구비한 평면 절삭부(30)로 이루어진 엔드밀(1)에 있어서,

상기 측면 절삭부(20)는 연속적으로 산(23)과 골(24)이 연결된 파형으로 각각 서로 엇갈리도록 형성되고, 이 측면 절삭부(20)의 하부끝단에는 상기한 산(23)과 골(24)이 형성되어 있지 않는 초기 여유부(25)가 일정한 길이(l)로 형성되며,상기 산(23)과 골(24)은 소정 반경(R)을 가지는 원호부(23a)가 직선부(23b)에 의해 연결되어 형성되고,상기 초기 여유부의 끝단에는 미세한 직선부(d)로 이루어진 날끝보호부(26)가 측면 절삭부(20)의 내측으로 1°∼10°사이의 날끝각(θ)을 가지고 형성되며,상기 평면 절삭부(30)에는 절삭날(22)이 중심점(C)을 지나 연장되는 센터가공연장부(31)와 상기 센터가공연장부(31)에 의해서 가공된 칩을 외부로 배출하는 칩배출홈(32)이 형성되어, 상기 산(23)에 의해서 절입량이 많은 강력 절삭이 이루어지고, 골(24)에서는 절입량이 적은 일반절삭이 되어 강력절삭중 발생되는 측면 절삭부와 가공면사이의 절삭저항을 감소시킬 수 있는 것이다.

또한, 측면 절삭부(20)의 하부끝단에는 산(23)과 골(24)이 형성되어 있지않은 소정길이의 초기 여유부(l)가 형성되어 있어 가공초기의 절삭저항을 감소하여 진직도를 증대시킬 수 있는 것이다. 즉, 절삭저항이 감소되어 절삭된 칩이 공구의 경사면에 융착되고, 이 융착부의 공구 내부측이 전단에 의해서 떨어져 나가는 융착마모가 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 절삭날(22)의 마멸과 변형을 방지하여 공구의 수명을 증대시켜 공구의 교체없이 강력절삭이 가능하므로 비철금속재로 고속가공 및 초정밀 가공을 할 수 있으며 작업의 효율성을 증대시키는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

비철금속 강력절삭용 엔드밀{End mill for machining nonferrous metals}

본 발명은 비철금속재로 제조되는 부품의 측면 및 평면절삭 등에 사용되는 엔드밀에 관한 것으로 더욱 상세하게는 절입량이 많은 강력 절삭가공중 발생되는 측면 절삭부의 저항을 감소시켜 강력 절삭가공이 가능하여 가공시간이 절감되고, 절삭날의 마멸와 변형을 방지하여 공구의 수명을 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 엔드밀은 밀링 머신에 장착되어 회전되므로서, 상기 밀링머신의 테이블에 고정되는 가공물을 이송하거나 회전시켜, 홈가공이나 측면 및 평면절삭을 하는데 사용되는 도구이다.

통상적인 엔드밀은 공작기계 홀더의 축방향보어(axail bore)에 합체되는 원통형 생크부와 상기 생크부의 하부 원주면에 형성되는 측면 절삭부과 상기 생크부의 일측단면에 형성되는 평면 절삭부로 이루어져 있다.

한편, 엔드밀은 외관상 봉 형상의 가늘고 긴 형태를 취하고 있어 비교적 깊은 홈을 가공할 경우 쉽게 마멸되거나 휘어지는 등의 취약한 구조로서 절삭작업시 적절하고 정밀한 가공조건(가공량, 절삭속도, 베드의 이송속도 등)이 요구된다.

종래에 엔드밀을 가공물을 절삭하는 경우, 그 절삭속도는 공작기계 주축회전수의 상한이 400 r.p.m 정도로 제한 되었기 때문에 직경 15mm의 엔드밀로 50mm/분 전후의 절삭속도를 얻는 것이 대략 한계로 되어 있었다.

그러나, 현재는 절삭가공의 고속도화의 일환으로서 공작기계의 주축회전수가 고속화되어 20000 r.p.m 또는 30000 r.p.m.까지 도달된 실정이다.

따라서, 엔드밀의 절삭도는 400 ∼ 500 mm/분까지 상승시킬 수 있게 되었다.

즉, 상기한 절삭속도 영역에서 비철금속재의 가공을 실시할 경우, 엔드밀의 절삭작업은 측면 절삭부를 주로 이용하여 가공물을 절삭하기 때문에 절삭량이 많을 경우 상기 측면 절삭부와 가공홈의 내측면사이에 마찰로 인하여 절삭저항이 증대되어 고온이 발생하여 절삭된 칩이 공구의 경사면에 융착되고, 이 융착부의 공구 내부측이 전단에 의해서 떨어져 나가는 융착마모가 발생되었던 것이다.

또한, 절삭날의 내마모성 부족으로 인하여 공구의 수명이 저하되는 문제점도 발생했던 것이다.

한편, 도 5에서 도시한 바와같이 앤드밀을 이용해 가공되는 피 가공물로써 에어컨의 스콜 콤퓨레셔 밸브에 사용되는 인벌류트 형상의 날개가 상대물과 정확한 물림작동으로 밸브역할을 수행하는 정밀 부품가공의 경우 인벌류트 날개의 바닥면에 해당되는 저면 및 측면의 조도 및 진직도가 매우 중요하다.

이와 같이 예로서 비철금속재로서 스콜 콤퓨레셔 밸브의 인벌류트 날개같이 정밀성을 요구하는 부품을 고속도 절삭에 의해 가공할 경우 절입량을 깊게하여 절삭하는 강력절삭이 불가능하여 가공시간이 증대되는 문제점이 있었던 것이다.

즉, 인벌류트 형상을 가지며 측면과 밑면을 동시에 가공하는 홈 등과 같은절삭가공은 절입량이 많기 때문에 상기한 바와 같이 절입량을 깊게하면 비철금속재에 고온이 발생하여 가공중 발생되는 칩이 공구의 경사면에 융착되는 폐단이 있었던 것이다.

그리고, 상기한 바와 같이 공구의 경사면에 융착된 칩은 전단에 의하여 공구의 내측면이 이탈되어 공구의 수명을 저하시며, 작업의 정밀도를 저하시키는 문제점이 발생되었던 것이다.

따라서, 작업중 절삭날의 손상으로 인하여 정밀도가 저하되며, 공구를 자주 교체하여 여러번에 걸쳐 가공면을 절삭하므로 오차가 누적되어 크게 발생하므로, 비철금속재로 스콜 콤퓨레셔 밸브의 인벌류트 날개같이 정밀성을 요구하는 부품을 가공하는 것이 사실상 불가능했던 것이다.

본 발명의 목적은 엔드밀의 측면 절삭부를 연속된 파형으로 형성하여 측면 절삭부와 가공홈의 내측면의 절삭저항이 감소되어 비철금속재로 절입량이 깊은 강력절삭이 가능하므로서 가공시간이 단축되고, 작업의 효율성을 증대시킬 수 있는 엔드밀을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고속가공 및 초정밀 가공이 가능하고, 날개의 직각도는 물론 측면과 평면의 표면조도를 증대시킬 수 있는 엔드밀을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 측면을 도시한 측면도.

도 2는 본 발명의 평면 절삭부를 도시한 평면도.

도 3은 도 2의 A부의 요부확대도.

도 4는 측면 절삭부의 외주면을 전개한 전개도.

도 5는 본 발명의 사용상태도.

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 - 엔드밀 10 - 생크부

20 - 측면 절삭부 21 - 플루트

22 - 절삭날 23 - 산

24 - 골 25 - 초기 여유부

26 - 날끝보호부 30 - 평면 절삭부

31 - 센터가공연장부 32 - 칩배출홈

40 - 인벌류트 형상의 날개

이러한 본 발명의 목적은 공작기계 홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10)와;

상기 생크부(10)의 하단에 다수의 플루트(21)가 원주면에 파여져 형성되며 각각 일측끝단에 길이방향으로 절삭날(22)을 구비한 측면 절삭부(20)와;

상기 생크부(10)의 하부면에 형성되며 절삭날(22)을 구비한 평면 절삭부(30)로 이루어진 엔드밀(1)에 있어서,

상기 상기 측면 절삭부(20)는 연속적으로 산(23)과 골(24)이 연결된 파형으로 각각 서로 엇갈리도록 형성되고, 이 측면 절삭부(20)의 하부끝단에는 상기한 산(23)과 골(24)이 형성되어 있지 않는 초기 여유부(25)가 일정한 길이(l)로 형성되며, 상기 산(23)과 골(24)은 소정 반경(R)을 가지는 원호부(23a)가 직선부(23b)에 의해 연결되어 형성되고, 상기 초기 여유부의 끝단에는 미세한 직선부(d)로 이루어진 날끝보호부(26)가 측면 절삭부(20)의 내측으로 1°∼10°사이의 날끝각(θ)을 가지고 형성되며, 상기 평면 절삭부(30)에는 절삭날(22)이 중심점(C)을 지나 연장되는 센터가공연장부(31)와 상기 센터가공연장부(31)에 의해서 가공된 칩을 외부로 배출하는 칩배출홈(32)이 형성되므로서 달성된다.

즉, 다수의 플루트(21)가 파여져 형성되는 각각의 측면 절삭부(20)가 산(23)과 골(24) 사이가 직선부(23b)로 연속적으로 연결되는 파형상으로 형성되어, 상기 산(23)에 의해서 절입량이 많은 강력 절삭이 이루어지고, 골(24)에서는 절입량이 적은 일반절삭이 되어 강력절삭중 발생되는 측면 절삭부와 가공면사이의 절삭저항을 감소시킬 수 있는 것이다.

또한, 측면 절삭부(20)의 하부끝단에는 산(23)과 골(24)이 형성되어 있지않은 소정길이의 초기 여유부(l)가 형성되어 있어 가공초기의 절삭저항을 감소하여 진직도를 증대시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 측면을 도시한 측면도이다.

도 2는 본 발명의 평면 절삭부를 도시한 평면도이다.

도 3은 도 1의 A부를 요부확대하여 도시한 것으로 측면 절삭부의 날끝에는 날끝보호부가 형성되어 있다.

도 4는 도 2의 B부를 요부확대하여 도시한 것으로 측면 절삭부의 경사각과 절삭각을 표시하고 있다.

도 5는 측면 절삭부의 외주면을 전개한 전개도로서, 측면 절삭부에 형성되는 홈들이 서로 엇갈리게 형성된 것을 도시하여 나타내고 있다.

도 6는 본 발명의 사용상태도로서, 본 발명으로 스콜 콤퓨레셔 밸브의 인벌류트형 날개를 형성하는 것을 도시하고 있다.

본 발명은 엔드밀 커터나 밀링머신등의 공작기계에 장착되어 홈가공이나 측면 및 평면절삭을 하는 엔드밀(1)에 관한 것이다.

이러한 엔드밀(1)은 주로 초경합금을 사용하여 제조되며, 공작기계 홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10)의 하부 원주면에 파여지는 플루트(21)의 형상에 따라 직선날 엔드밀과 나선날 엔드밀등으로 구분된다.

본 발명은 도 1에서 도시한 바와 같이 상기 생크부(10)의 선단축에 소정의 비틀림각(γ)을 가지고, 몸체 측면으로 나선을 따라 파여지는 플루트(21)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 플루트(21)가 파여지므로 형성되는 측면 절삭부(20)의 일측끝단에는 길이방향으로 절삭날(22)을 구비하고 있다.

또한, 상기 측면 절삭부(20)에 구비되는 절삭날(22)은 도 2에서 도시한 바와 같이 생크부(10)의 하부면으로 절곡되어 평면 절삭부(30)가 형성된다.

한편, 상기 평면 절삭부(30)에는 절삭날(22)이 중심점을 지나 연장되는 센터가공연장부(31)가 형성되어 절삭가공되는 표면의 중앙에 돌출되는 칩을 제거하여 평면의 표면조도를 3.2 Z로 유지시킬 수 있으며 상기 센터가공연장부(31)에 의해서 가공된 칩은 평면 절삭부(30)에 형성된 칩배출홈(32)을 통하여 외부로 배출되어 절삭날(22)과의 간섭을 방지하도록 되어 있다.

본 발명의 가장 큰 특징은 상기한 측면 절삭부(20)가 산(23)과 골(24) 사이가 직선부(23b)로 연결된 상태로 연속적인 파형상으로 각각 서로 엇갈리게 형성하는 것이다.

그리고, 상기 산(23)과 골(24)은 소정 반경(R)을 가지는 원호부(23a)가 직선부(23b)에 의해 연결되어 형성된다.

한편, 상기와 같이 생크부(10)는 엔드밀 커터나 밀링머신등의 공작기계의 홀더부의 축방향 보어에 고정되고, 공작기계의 의해 발생되는 회전력을 전달받아 회전하면서 상기 생크부(10)의 원주면과 일측단면에 형성된 측면 절삭부(20)와 평면 절삭부(30)에 의하여 가공물의 측면과 평면을 절삭가공을 한다.

이 경우, 상기 측면 절삭부의 산(23)에서는 절입량이 많은 강력절삭이 이루어지며, 골(24)에서는 절입량이 적은 일반절삭이 되는 것이다.

즉, 측면 절삭부(20)에 의하여 강력절삭과 일반절삭이 동시에 이루어 지므로 강력 절삭만을 할 경우에 비하여 상대적으로 절삭저항이 감소되는 것이다.

따라서, 가공시간이 단축되며 절삭날(22)의 마멸과 변형을 방지하여 공구의 수명과, 작업의 효율성을 증대시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 측면 절삭부의 산(23)과 골(24)은 도 4에서 도시한 바와 같이 각각의 측면 절삭부(20)에 서로 엇갈리도록 형성하게 된다.

즉, 일측 측면 절삭부(20)에 산(23)인 부분은 동일선상에 있는 타측 측면 절삭부(20)에는 골(24)로 형성되어 있으며, 일측 측면 절삭부(20)에 골(24)인 부분은 타측 측면 절삭부(20)에는 산(23)으로 형성되어 서로 엇갈리도록 하는 것이다.

이는 각 측면 절삭부의 산(23)과 골(24)이 동일선상에 형성될 경우 가공면이 파형으로 단차가 형성되는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 일측 측면 절삭부의 골(24)에 의해서 일반절삭된 부분을 타측 측면 절삭부의 산(23)으로 강력절삭하여 가공면의 조도 및 진직도를 유지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 산(23)과 골(24)이 연속된 파형은 상기 측면 절삭부(20)의 하부끝단으로부터 최소한 일정길이(l) 이상에서부터 형성되며, 상기한 바와 같이 산(23)과 골(24)이 형성되어 있지 않은 측면 절삭부(20)의 하부 끝단은 초기 여유부(25)로 절삭가공 초기의 절삭저항을 감소시키는 역할을 한다.

한편, 상기 측면 절삭부(20)의 절삭날(22) 끝단 즉, 상기 초기 여유부(25)의 끝단에는 도 3에서 도시한 바와 같이 미세한 직선부(d)로 이루어진 날끝보호부(26)가 측면 절삭부(20)의 내측으로 1°∼10°사이의 날끝각(θ)을 가지고 형성되고, 본 발명에서 상기 날끝각(θ)은 6°를 기본으로 한다.

즉, 측면 절삭부(20)의 절삭날(22) 끝단에 미세한 직선부(d)로 이루어진 날끝보호부(26)가 구비되어, 상기 평면 절삭부(30)에 의해 평면이 절삭 가공될 경우 발생되는 절삭날(22) 끝단의 마모와 파손을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 날끝보호부(26)가 소정의 각도로 날끝각(θ)을 가지고 상기 측면 절삭부(20)의 내측으로 기울어지므로 가공중 발생되는 가공칩의 배출을 원할하게 하여 칩과의 간섭을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 절삭날(22)이 형성된 단면의 원주면은 도 3에서 확대하여 도시한 바와 같이 소정의 각도, 1 ∼ 10°로 경사진 경사각(α)을 가지며, 상기 경사각(α)은 절삭된 칩이 원활하게 배출되어 절삭날(22)과 칩간의 간섭을 방지하는 역할을 한다.

또한, 상기 절삭날(22)은 소정의 각도로 기울어져 절삭각(β)을 형성하고 있으며, 상기 절삭각(β)은 절삭날(22)이 가공물에 파고 들어가는 양에 관계된다.

따라서, 공구의 절삭날(22)과 가공물 사이의 간섭을 방지하게 되며, 절삭각(β)이 작으면 절삭날(22)을 더 강하게 지지하고 고강도합금을 가공할 때 적당하며, 절삭각(β)이 크면 공구의 절삭날(22)이 예리하고, 가공물 속에 쉽게 들어 가게 하는 것이다.

그리고, 상기 절삭각(β)은 절삭저항의 저감, 가공중 미세한 진동이 발생되는 것을 방지하도록 2 ∼ 5°정도로 설정하는 것이 한계로 되어 있다.

그러므로, 본 발명은 측면 절삭부에서 발생되는 절삭저항을 최소화하여 비철금속재등을 상당한 가공량으로 절삭가공할 경우 발생되는 칩융착 마모를 방지하여 공구의 교체없이 정밀한 강력 절삭이 가능하므로, 특히 도 6에서 도시한 바와 같이 인벌류트형상의 날개(40)의 홈(23)등과 같이 일정한 절삭깊이로 상당한 가공량이 요구되는 제품의 황삭가공하는 데 매우 유용한 발명인 것이다.

한편, 상기 플루트(21)가 파여지는 비틀림각(γ)은 공구의 지름이나 가공물의 재질등의 가공 조건에 따라 결정되며, 일반적으로 5°∼45°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

비틀림각(γ)이 5°에 미치지 못하면 절삭저항을 저감시키는 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있고, 반대로 비틀림각(γ)이 45°을 초과하면 절삭날(22)과 가공면사이에 접촉면이 적게되어 가공효율이 저하되고, 절삭날(22)이 쉽게 손상되는 문제점이 발생되기 때문이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면 다수의 플루트(21)가 파여져 형성되는 각각의 측면 절삭부(20)를 산(23)과 골(24)이 연속적으로 이어진 파형으로 형성하므로서, 산(23)에서는 절입량이 많은 강력 절삭을 하고, 골(24)에서는 절입량이 적은 일반절삭이 되어 절입량이 많은 강력 절삭중 발생되는 절삭저항을 최소화시킬 수 있는 것이다.

즉, 절삭저항이 감소되어 절삭된 칩이 공구의 경사면에 융착되고, 이 융착부의 공구 내부측이 전단에 의해서 떨어져 나가는 융착 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 절삭날(22)의 마멸과 변형을 방지하여 공구의 수명을 증대시켜 공구의 교체없이 강력절삭이 가능하므로 비철금속재로 고속가공 및 초정밀 가공을 할 수 있으며 작업의 효율성을 증대시키는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 공작기계 홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10)와;

   상기 생크부(10)의 하단에 다수의 플루트(21)가 원주면에 파여져 형성되며 각각 일측끝단에 길이방향으로 절삭날(22)을 구비한 측면 절삭부(20)와;

   상기 생크부(10)의 하부면에 형성되며 절삭날(22)을 구비한 평면 절삭부(30)로 이루어진 엔드밀(1)에 있어서,

   상기 측면 절삭부(20)는 연속적으로 산(23)과 골(24)이 연결된 파형으로 각각 서로 엇갈리도록 형성되고, 이 측면 절삭부(20)의 하부끝단에는 상기한 산(23)과 골(24)이 형성되어 있지 않는 초기 여유부(25)가 일정한 길이(l)로 형성되며,

   상기 산(23)과 골(24)은 소정 반경(R)을 가지는 원호부(23a)가 직선부(23b)에 의해 연결되어 형성되고,

   상기 초기 여유부의 끝단에는 미세한 직선부(d)로 이루어진 날끝보호부(26)가 측면 절삭부(20)의 내측으로 1°∼10°사이의 날끝각(θ)을 가지고 형성되며,

   상기 평면 절삭부(30)에는 절삭날(22)이 중심점(C)을 지나 연장되는 센터가공연장부(31)와 상기 센터가공연장부(31)에 의해서 가공된 칩을 외부로 배출하는 칩배출홈(32)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비철금속 강력절삭용 엔드밀.
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